设计简介
摘要
本课题主要阐述了液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。
由于设计煤层适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于2.5~3.8m之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架的受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用单伸缩液压缸，前端带有加长杆，以满足支架最低及最高位置时的高度要求。
在研制液压支架时，需要对支架进行生产试验和分析研究，确定合理的液压支架受力参数、运动参数和结构参数，以及选定液压支架最佳方案等方面综合性的科学技术问题。
关键词：液压支架；顶梁；底座；立柱；结构设计
Due to the design of coal seam is moderate, selection of shield type hydraulic support. Coal seam thickness between 2.5~3.8m, coal seam thickness change is bigger, selection of high and wide range of horizontal thrust is strong and the slope protecting device of shield support. The support uses the four bar linkage mechanism, improves the support stress condition. Top beam, a shield beam, a base are made into a box body structure; the column uses the single telescopic hydraulic cylinder, front end with a lengthened rod, to meet the minimum and maximum position bracket height requirements.
In the research of hydraulic support, the need for support for production testing and analysis, to determine a reasonable hydraulic support force parameters, motion parameters and structure parameters, and selected the best scheme of hydraulic support and other aspects of comprehensive science and technology issues.
Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle
目 录
一 前言 1
二 液压支架基本理论分析 2
2.1 液压支架的工作原理 2
2.1.2支架推移 2
2.1.3 支架承载过程 3
2.2 液压支架的类型和结构 5
2.2.1 支撑式支架 5
2.2.2 掩护式支架 5
2.2.3 支撑掩护式支架 6
2.2.4 特种液压支架 6
2.3 对液压支架的基本要求有以下几条 7
2.4支架的选型设计 7
2.4.1设计的原始条件 7
2.4.2支架的支护性能与外载荷 8
2.4.3 影响架型选择的因素 8
2.4.4 支架架型的确定 9
三 液压支架的整体结构设计 11
3.1 支架高度、中心距的确定 11
3.1.1支架高度的确定 11
3.1.2支架伸缩比 11
3.1.3支架间距 11
3.2底座长度的确定 12
3.2.1底座长度 12
3.2.2 底座宽度 12
3.3四连杆机构的设计 13
3.3.1四连杆机构的作用与缺点 13
3.3.2 四连杆几何特征 14
3.3.3.四连杆机构各部尺寸的确定 14
3.4顶梁长度计算 19
3.4.1支架工作方式对顶梁长度的影响 20
3.4.2顶梁长度计算 20
四 支架主要部件的设计 22
4.1支架主要部件的设计要求 22
4.2顶梁的设计 23
4.3底座的设计 24
4.3.1液压支架的底座 24
4.4支架技术参数和立柱的设计 24
4.4.1 支护面积 24
4.4.2 支护强度 25
4.4.3 确定立柱的技术参数 25
4.4.4 安全阀压力与立柱工作阻力的确定 27
4.4.5支护效率 30
4.4.6 底座接触比压 30
4.5立柱柱窝位置和受力计算 31
4.5.1立柱布置 31
4.5.2立柱柱窝位置的确定 31
4.6 千斤顶技术参数的确定 34
4.6.1推移千斤顶 34
4.6.2平衡千斤顶在顶梁上位置的确定 35
4.6.3侧推千斤顶位置的确定 38
五 支架受力分析与计算 39
5.1支架工作状态 39
5.1.1 顶板状态 39
5.1.2支架工作状态 40
5.1.3支架受力 40
5.2受力计算 40
5.3 顶梁载荷分布 44
六 液压支架的强度校核 46
6.1 强度条件 46
6.2主顶梁的校核 46
6.2.1主顶梁的弯距计算 46
6.2.2主顶梁的强度计算 47
6.2.3安全系数 48
6.3 掩护梁强度校核 49
6.3.1掩护梁受力情况 49
6.3.2掩护梁强度计算 50
6.3.3安全系数 51
6.4 底座强度校核 51
6.5立柱强度校核 55
6.5.1预算缸筒内径和缸壁厚度 55
6.5.2计算重叠长度 55
6.5.3各段的弯矩 57
6.5.4加长杆强度核算 58
6.5.5活柱强度核算 59
6.5.6缸体强度核算 60
七 液压系统设计 62
7.1 立柱和千斤顶 62
7.2 支架液压阀 63
7.2.1 液控单向阀 63
7.2.2 安全阀 64
7.2.3 操纵阀 64
7.2.4 液压支架液压阀的密封技术分析 65
7.3 液压支架液压原理图 66
7.4 液压支架的控制方式 67
7.4.1 手动控制 67
7.4.2 自动控制 68
7.5 液压系统安装、调试、保养 68
7.5.1 安装： 68
7.5.2 调试： 77
7.5.3 保养： 78
7.6 液压系统的设计方法 79
八 结论 80
参 考 文 献 81
致谢 82
附录 83
本课题主要阐述了液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。
由于设计煤层适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于2.5~3.8m之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架的受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用单伸缩液压缸，前端带有加长杆，以满足支架最低及最高位置时的高度要求。
在研制液压支架时，需要对支架进行生产试验和分析研究，确定合理的液压支架受力参数、运动参数和结构参数，以及选定液压支架最佳方案等方面综合性的科学技术问题。
关键词：液压支架；顶梁；底座；立柱；结构设计
ABSTRACT
This paper mainly describes the design process of hydraulic support. Design elements include : chooses, overall design, main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Due to the design of coal seam is moderate, selection of shield type hydraulic support. Coal seam thickness between 2.5~3.8m, coal seam thickness change is bigger, selection of high and wide range of horizontal thrust is strong and the slope protecting device of shield support. The support uses the four bar linkage mechanism, improves the support stress condition. Top beam, a shield beam, a base are made into a box body structure; the column uses the single telescopic hydraulic cylinder, front end with a lengthened rod, to meet the minimum and maximum position bracket height requirements.
In the research of hydraulic support, the need for support for production testing and analysis, to determine a reasonable hydraulic support force parameters, motion parameters and structure parameters, and selected the best scheme of hydraulic support and other aspects of comprehensive science and technology issues.
Keyword: Hydraulic pressure support；Top beam；Cradle
目 录
一 前言 1
二 液压支架基本理论分析 2
2.1 液压支架的工作原理 2
2.1.2支架推移 2
2.1.3 支架承载过程 3
2.2 液压支架的类型和结构 5
2.2.1 支撑式支架 5
2.2.2 掩护式支架 5
2.2.3 支撑掩护式支架 6
2.2.4 特种液压支架 6
2.3 对液压支架的基本要求有以下几条 7
2.4支架的选型设计 7
2.4.1设计的原始条件 7
2.4.2支架的支护性能与外载荷 8
2.4.3 影响架型选择的因素 8
2.4.4 支架架型的确定 9
三 液压支架的整体结构设计 11
3.1 支架高度、中心距的确定 11
3.1.1支架高度的确定 11
3.1.2支架伸缩比 11
3.1.3支架间距 11
3.2底座长度的确定 12
3.2.1底座长度 12
3.2.2 底座宽度 12
3.3四连杆机构的设计 13
3.3.1四连杆机构的作用与缺点 13
3.3.2 四连杆几何特征 14
3.3.3.四连杆机构各部尺寸的确定 14
3.4顶梁长度计算 19
3.4.1支架工作方式对顶梁长度的影响 20
3.4.2顶梁长度计算 20
四 支架主要部件的设计 22
4.1支架主要部件的设计要求 22
4.2顶梁的设计 23
4.3底座的设计 24
4.3.1液压支架的底座 24
4.4支架技术参数和立柱的设计 24
4.4.1 支护面积 24
4.4.2 支护强度 25
4.4.3 确定立柱的技术参数 25
4.4.4 安全阀压力与立柱工作阻力的确定 27
4.4.5支护效率 30
4.4.6 底座接触比压 30
4.5立柱柱窝位置和受力计算 31
4.5.1立柱布置 31
4.5.2立柱柱窝位置的确定 31
4.6 千斤顶技术参数的确定 34
4.6.1推移千斤顶 34
4.6.2平衡千斤顶在顶梁上位置的确定 35
4.6.3侧推千斤顶位置的确定 38
五 支架受力分析与计算 39
5.1支架工作状态 39
5.1.1 顶板状态 39
5.1.2支架工作状态 40
5.1.3支架受力 40
5.2受力计算 40
5.3 顶梁载荷分布 44
六 液压支架的强度校核 46
6.1 强度条件 46
6.2主顶梁的校核 46
6.2.1主顶梁的弯距计算 46
6.2.2主顶梁的强度计算 47
6.2.3安全系数 48
6.3 掩护梁强度校核 49
6.3.1掩护梁受力情况 49
6.3.2掩护梁强度计算 50
6.3.3安全系数 51
6.4 底座强度校核 51
6.5立柱强度校核 55
6.5.1预算缸筒内径和缸壁厚度 55
6.5.2计算重叠长度 55
6.5.3各段的弯矩 57
6.5.4加长杆强度核算 58
6.5.5活柱强度核算 59
6.5.6缸体强度核算 60
七 液压系统设计 62
7.1 立柱和千斤顶 62
7.2 支架液压阀 63
7.2.1 液控单向阀 63
7.2.2 安全阀 64
7.2.3 操纵阀 64
7.2.4 液压支架液压阀的密封技术分析 65
7.3 液压支架液压原理图 66
7.4 液压支架的控制方式 67
7.4.1 手动控制 67
7.4.2 自动控制 68
7.5 液压系统安装、调试、保养 68
7.5.1 安装： 68
7.5.2 调试： 77
7.5.3 保养： 78
7.6 液压系统的设计方法 79
八 结论 80
参 考 文 献 81
致谢 82
附录 83
